Ảnh hưởng của độ mặn đến sự sinh trưởng và hiệu suất quang hợp của vi tảo minutocellus polymorphus

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Trần Thị Khuyên ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MẶN ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ HIỆU SUẤT QUANG HỢP CỦA VI TẢO Minutocellus polymorphus LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Trần Thị Khuyên ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MẶN ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ HIỆU SUẤT QUANG HỢP CỦA VI TẢO Minutocellus polymorphus Chuyên ngành : Sinh thái học Mã số : 8420120 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN ĐỨC HƯNG Thành phố Hồ Chí Minh – 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu thân tơi thực hiện, số liệu, kết trình bày đề tài trung thực chưa công bố cơng trình khác TÁC GIẢ TRẦN THỊ KHUYÊN ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận này, trước tiên tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tỏ lòng biết ơn đến TS Nguyễn Đức Hưng Cảm ơn thầy tận tâm dạy, truyền đạt kinh nghiệm quý báu, tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình thực đề tài Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn đến anh Nguyễn Văn Duy hỗ trợ, góp ý chuẩn bị vật liệu thí nghiệm, khâu quan trọng để tơi hồn thành luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, giúp đỡ động viên mặt vật chất tinh thần suốt trình học tập thực luận văn Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng TÁC GIẢ Trần Thị Khuyên năm iii MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng biểu v Danh mục từ viết tắt vii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan tảo silic 1.1.1 Sự sinh trưởng tảo silic 1.1.2 Sự sinh sản tảo silic 1.1.3 Sự thích ứng phù du tảo silic 1.1.4 Tập tính sinh thái số tảo silic tiêu biểu 1.1.5 Một số yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển tảo silic 10 1.2 Tổng quan chi Minutocellus 15 Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Thời gian, địa điểm vật liệu nghiên cứu 18 2.1.1 Thời gian nghiên cứu 18 2.1.2 Địa điểm nghiên cứu 18 2.1.3 Vật liệu nghiên cứu 18 2.2 Phương pháp nghiên cứu 18 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 18 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 19 2.2.3 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 29 iv Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 30 3.1 Ảnh hưởng độ mặn đến sinh trưởng vi tảo Minutocellus polymorphus 30 3.1.1 Xây dựng đường cong tuyến tính mật độ tế bào tảo mật độ hấp thụ 30 3.1.2 Đường cong tăng trưởng Minutocellus polymorphus điều kiện độ mặn khác 31 3.1.3 Tốc độ tăng trưởng riêng, sinh khối khô vi tảo Minutocellus polymorphus điều kiện độ mặn khác 36 3.1.4 Ảnh hưởng điều kiện độ mặn khác đến hàm lượng Chlorophyll - a vi tảo Minutocellus polymorphus 39 3.2 Ảnh hưởng độ mặn khác đến hiệu suất quang hợp vi tảo Minutocellus polymorphus 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC PL1 v DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc vỏ tảo silic Hình 1.2 Các pha sinh trưởng vi tảo Hình 1.3 Hình vẽ đường thể khác biệt hình thái loài M polymorphus, M pseudopolymorphus M scriptus 15 Hình 1.4 Hình thái lồi M polymorphus (A) M africana (B) 15 Hình 2.1 Vi tảo Minutocellus polymorphus 18 Hình 2.2 Buồng đếm hồng cầu Neubauer cải tiến (A) cách đếm tế bào vi tảo (B) 21 Hình 2.3 Hình đo hiệu suất quang hợp máy Aquapen C–AP– 100 25 Hình 2.4 Sự phân chia lượng kích thích qua dải ăng ten đến trung tâm phản ứng PSII 26 Hình 2.5 Máy Aquapen C-AP-100 (A) – Phần mềm FluorPen (B) 28 Hình 3.1 Mối tương quan tuyến tính mật độ tế bào vi tảo Minutocellus polymorphus độ hấp thụ 30 Hình 3.2 Đường cong tăng trưởng Minutocellus polymorphus điều kiện độ mặn khác 31 Hình 3.3 Màu sắc dịch nuôi tảo từ ngày đến ngày 13 độ mặn 10-15-20-25-30-35-40 ‰ 36 Hình 3.4 Tốc độ tăng trưởng tảo điều kiện độ mặn khác 37 Hình 3.5 Trọng lượng sinh khối khơ tảo điều kiện độ mặn khác 38 Hình 3.6 Hàm lượng chlorophyll-a Minutocellus polymorphus điều kiện độ mặn khác 40 Hình 3.7 Sự thay đổi thơng số hiệu suất quang hợp Minutocellus polymorphus điều kiện độ mặn khác 43 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Kích thước lồi Minutocellus 16 Bảng 2.1 Các thông số huỳnh quang diệp lục 24 Bảng 3.1 Mật độ tế bào Minutocellus polymorphus điều kiện độ mặn khác 33 Bảng 3.2 Mật độ tế bào tảo vào ngày thứ 11 điều kiện độ mặn khác 34 Bảng 3.3 Tốc độ tăng trưởng tảo Minutocellus polymorphus điều kiện mặn khác 37 Bảng 3.4 Sinh khối khô điều kiện độ mặn khác Minutocellus polymorphus 39 Bảng 3.5 Sự thay đổi hàm lượng chlorophyll-a Minutocellus polymorphus sau 13 ngày nuôi cấy 41 Bảng 3.6 Hiệu suất quang hóa tối đa hiệu suất quang hóa hữu dụng Minutocellus polymorphus ngày nuôi cấy 11 45 vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tiếng Anh d-1 Day-1 NPQ Non-Photochemical Tiếng Việt /ngày Mức dập tắt khơng quang hóa Quenching OD Optical Density Mật độ quang PSII Photosystem II Quang hệ II qP Photochemical Quenching Mức dập tắt quang hóa QYmax Maximum photochemical Hiệu suất quang hóa tối đa yield of PS II QY Quantum Yield quang hệ II Hiệu suất quang hóa hữu dụng quang hệ II Standard Deviation Độ lệch chuẩn SD Tb Tế bào 10 Dd Dung dịch 11 Ddg Dung dịch gốc 12 Ddgsc Dung dịch gốc sơ cấp MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Các hoạt động nuôi trồng thủy, hải sản đã, ngày phát triển giới, nhu cầu giống ngày tăng cao Thức ăn dành cho ấu trùng sản xuất vấn đề quan trọng ấu trùng có miệng nhỏ, quan cảm nhận thức ăn hệ thống tiêu hóa chưa phát triển làm hạn chế việc lựa chọn sử dụng loài thức ăn thời kì Hiện thị trường có ba nhóm thức ăn sống áp dụng rộng rãi loài vi tảo, luân trùng ấu trùng lồi Artemia [1] Trong vi tảo đánh giá có vai trị quan trọng nguồn thức ăn cho loại ấu trùng, loài động vật phù du, động vật thân mềm, cá bột số loài cá trưởng thành Mọi nguồn lợi hải sản tồn thiếu vi tảo khơng có nguồn thức ăn hữu ban đầu Hơn nữa, ni trồng vi tảo góp phần giải vấn đề môi trường giảm hiệu ứng nhà kính, xử lý nước thải nơng nghiệp Trong nghiên cứu cho thấy số loài vi tảo, tảo silic chiếm phần lớn, chiếm khoảng 60 % – 70 % thành phần loài sinh vật lượng, có lên đến 84 % số lồi 99 % sinh vật lượng [2]–[5] Vì vậy, phân bố sinh vật phù du, chất lượng nước tiềm hệ sinh thái thủy sinh vùng phản ánh đầy đủ qua phân bố tảo silic Tảo silic có giá trị dinh dưỡng cao nên nhiều loài động vật phù du, ấu trùng tôm, cá, lớp hai mảnh vỏ,… xem nguồn thức ăn Ngồi tảo silic có vỏ silic bền tảo chết, vỏ khơng bị phân hủy, hầu hết mảnh vỏ tích lũy đáy thủy vực tạo thành lớp diatomid dày Diatomid nguyên liệu nhẹ, xốp, mịn khai thác sử dụng làm vật liệu lọc, vận chuyển chất lỏng nitroglycerin, xử lý ô nhiễm môi trường, làm chất phụ gia sản xuất kem đánh răng, xi măng, phân bón, vật liệu cách nhiệt, [6] Nuôi trồng vi tảo lên xu sản xuất lượng tương lai Hơn nữa, vi tảo xem nguồn lương thực quan trọng tương lai nhờ hàm lượng vi chất cao (dùng làm thực phẩm chức cho người, bổ sung vào thành phần thức ăn chăn nuôi ) [7] Phụ lục 10: Sự thay đổi thông số sinh trưởng hiệu suất quang hợp độ mặn 25 ‰ Minutocellus polymorphus Thời gian (ngày) Tb ± SD Tb ± SD Tb ± SD Tb ± SD Tb ± SD 11 Tb ± SD 13 Tb ± SD * Số liệu OD 0,04d ± 0,00 0,10cd ± 0,02 0,20bc ± 0,03 0,30ab ± 0,04 0,35a ± 0,09 0,36a ± 0,11 0,27ab ± 0,07 trình bày Chla DW 0,03c 0,11d ± ± 0,03 0,01 bc 0,22 0,14cd ± ± 0,05 0,02 bc 0,65 0,21bc ± ± 0,10 0,04 b 0,91 0,30a ± ± 0,39 0,02 a 1,74 0,27ab ± ± 0,74 0,06 a 1,89 0,27ab ± ± 0,49 0,06 a 1,73 0,27ab ± ± 0,62 0,04 bảng giá trị QY _max QY qP 0,72a 0,60ab 0,92a ± ± ± 0,03 0,02 0,01 a a 0,73 0,61 0,90ab ± ± ± 0,02 0,00 0,03 a ab 0,73 0,60 0,89abc ± ± ± 0,00 0,01 0,02 a ab 0,74 0,60 0,89abc ± ± ± 0,01 0,02 0,02 a b 0,72 0,56 0,87bc ± ± ± 0,02 0,05 0,05 b c 0,68 0,52 0,85bc ± ± ± 0,03 0,01 0,03 c d 0,60 0,44 0,84c ± ± ± 0,01 0,02 0,01 trung bình ± độ lệch chuẩn NPQ 0,10b ± 0,03 0,05bc ± 0,03 0,01c ± 0,02 0,05bc ± 0,03 0,06bc ± 0,02 0,09b ± 0,03 0,19a ± 0,06 (SD) Trong cột, chữ a, b, c, d đính kèm bên số minh họa cho khác có ý nghĩa mặt thống kê (p < 0,05) Phụ lục 11: Sự thay đổi thông số sinh trưởng hiệu suất quang hợp độ mặn 30 ‰ Minutocellus polymorphus Thời gian (ngày) Tb ± SD Tb ± SD Tb ± SD Tb ± SD Tb ± SD 11 Tb ± SD 13 Tb ± SD * Số liệu OD 0,04c ± 0,01 0,14b ± 0,05 0,16ab ± 0,01 0,20ab ± 0,06 0,21a ± 0,04 0,22a ± 0,03 0,22a ± 0,02 trình bày Chla DW QY _max QY 0,02e 0,70a 0,60a 0,08d ± ± ± ± 0,02 0,02 0,04 0,03 e a 0,14 0,72 0,59a 0,16c ± ± ± ± 0,02 0,05 0,01 0,03 d a 0,39 0,72 0,57a 0,18bc ± ± ± ± 0,01 0,02 0,03 0,04 c a 0,94 0,72 0,57a 0,28ab ± ± ± ± 0,05 0,04 0,02 0,02 c a 0,96 0,71 0,55a 0,27a ± ± ± ± 0,21 0,01 0,03 0,03 a b 1,56 0,65 0,48b 0,21abc ± ± ± ± 0,19 0,03 0,03 0,02 b c 1,28 0,58 0,40c 0,21abc ± ± ± ± 0,07 0,03 0,02 0,03 bảng giá trị trung bình ± độ qP NPQ 0,92a 0,03bc ± ± 0,02 0,05 ab 0,88 0,06bc ± ± 0,03 0,02 abc 0,86 0,00c ± ± 0,05 0,05 abc 0,87 0,03bc ± ± 0,03 0,02 abc 0,86 0,04bc ± ± 0,04 0,01 bc 0,83 0,09b ± ± 0,04 0,01 c 0,81 0,21a ± ± 0,03 0,05 lệch chuẩn (SD) Trong cột, chữ a, b, c, d đính kèm bên số minh họa cho khác có ý nghĩa mặt thống kê (p < 0,05) Phụ lục 12: Sự thay đổi thông số sinh trưởng hiệu suất quang hợp độ mặn 35 ‰ Minutocellus polymorphus Thời gian (ngày) Tb ± SD Tb ± SD Tb ± SD Tb ± SD Tb ± SD 11 Tb ± SD 13 TB ± SD * Số liệu OD 0,04d ± 0,00 0,08c ± 0,02 0,13b ± 0,00 0,15ab ± 0,00 0,18a ± 0,00 0,17a ± 0,04 0,17a ± 0,01 trình bày Chla DW QY _max 0,01d 0,07d ± ± 0,00 0,01 d 0,18 0,16c ± ± 0,08 0,04 c 0,40 ± 0,20abc ± 0,03 0,03 bc 0,60 0,23ab ± ± 0,04 0,01 ab 0,76 0,25a ± ± 0,19 0,01 a 0,92 0,20abc ± ± 0,22 0,03 ab 0,79 0,18bc ± ± 0,04 0,02 bảng giá trị QY qP NPQ 0,67a 0,59a 0,91a 0,05b ± ± ± ± 0,04 0,02 0,01 0,01 a a ab 0,70 0,59 0,90 0,00bc ± ± ± ± 0,02 0,01 0,03 0,01 a a ab 0,68 0,58 0,89 -0,08d ± ± ± ± 0,01 0,02 0,02 0,04 a a ab 0,69 0,57 0,87 -0,02cd ± ± ± ± 0,03 0,01 0,03 0,03 a b ab 0,68 0,52 0,88 0,02ab ± ± ± ± 0,04 0,01 0,02 0,03 a b 0,66 0,49 0,88 0,05b ± ± ± ± 0,04 0,02 0,03 0,05 b c b 0,58 0,42 0,84 0,14a ± ± ± ± 0,04 0,04 0,05 0,06 trung bình ± độ lệch chuẩn (SD) Trong cột, chữ a, b, c, d đính kèm bên số minh họa cho khác có ý nghĩa mặt thống kê (p < 0,05) Phụ lục 13: Sự thay đổi thông số sinh trưởng hiệu suất quang hợp độ mặn 40 ‰ Minutocellus polymorphus Thời gian (ngày) Tb ± SD Tb ± SD Tb ± SD Tb ± SD Tb ± SD 11 Tb ± SD 13 Tb ± SD * Số liệu OD 0,04c ± 0,00 0,08bc ± 0,01 0,11ab ± 0,02 0,14a ± 0,03 0,15a ± 0,04 0,14a ± 0,04 0,14a ± 0,03 trình bày Chla DW 0,08c 0,07c ± ± 0,03 0,01 b 0,25 0,13bc ± ± 0,04 0,01 b 0,30 0,17ab ± ± 0,04 0,03 a 0,51 0,21a ± ± 0,05 0,06 b 0,31 0,16ab ± ± 0,01 0,05 a 0,54 0,17ab ± ± 0,12 0,05 a 0,55 0,18ab ± ± 0,07 0,03 bảng giá trị QY _max QY qP NPQ 0,66a 0,59a 0,92a -0,03b ± ± ± ± 0,04 0,01 0,02 0,03 a ab abc 0,68 0,56 0,88 -0,02b ± ± ± ± 0,02 0,04 0,05 0,04 a ab ab 0,65 0,56 0,90 -0,01b ± ± ± ± 0,02 0,02 0,02 0,05 a b abc 0,62 0,52 0,88 -0,04b ± ± ± ± 0,02 0,01 0,01 0,01 a b bc 0,65 0,50 0,86 0,02b ± ± ± ± 0,06 0,05 0,03 0,02 b c cd 0,52 0,43 0,84 0,02b ± ± ± ± 0,04 0,05 0,02 0,03 b d d 0,47 0,29 0,79 0,10a ± ± ± ± 0,06 0,01 0,04 0,08 trung bình ± độ lệch chuẩn (SD) Trong cột, chữ a, b, c, d đính kèm bên số minh họa cho khác có ý nghĩa mặt thống kê (p < 0,05) Phụ lục 14: Phân tích phương sai yếu tố ảnh hưởng số điều kiện độ mặn lên sinh trưởng vi tảo Minutocellus polymorphus 10 ‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 03567 3 05133 14767 13 3 16733 16767 17267 11 Sig 17533 405 601 15 ‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 13 11 Sig 3 3 3 03500 06233 08367 155 06233 08367 11900 12400 085 11900 12400 16267 18500 067 20 ‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 13 11 Sig 3 3 3 04100 10033 10033 19133 307 19133 26400 31033 31300 31700 060 126 25 ‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 10400 20467 20467 3 13 27433 27433 29533 29533 35100 11 36433 Sig .04067 10400 227 064 107 119 30 ‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 3 04267 3 13933 3 15700 19500 20967 13 21667 11 Sig 22133 054 1.000 078 35 ‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 3 03900 12733 11 13 Sig 3 3 14867 07833 1.000 1.000 118 40 ‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 11 13 Sig 3 3 3 03833 08367 064 08367 10967 268 10967 13767 13800 13867 14967 129 14867 16767 16900 17500 077 15700 19500 Phụ lục 15: Phân tích phương sai yếu tố số hàm lượng chlorophyll-a Minutocellus polymorphus 10 ‰ Duncan N Subset for alpha = 0.05 3 3 3 04233 14633 33467 37900 33467 37900 51100 51400 67833 058 058 15 ‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 13 11 Sig 3 3 3 3 01900 16767 24267 24700 1.000 199 24267 24700 33700 35833 076 33700 35833 38933 390 20 ‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 13 11 Sig 3 3 3 06467 13467 44133 70200 067 1.35533 1.60300 1.64067 379 25 ‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 13 11 Sig 3 3 3 03267 21833 65167 122 21833 65167 90967 087 1.72733 1.73867 1.89433 665 30 ‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 13 11 Sig 3 3 3 3 02367 13767 38967 94133 95500 1.27933 230 1.000 883 1.000 1.55667 1.000 35 ‰ Duncan N Subset for alpha = 0.05 3 3 3 3 01433 17500 40133 59700 117 59700 76000 79333 062 76000 79333 92133 133 072 40 ‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 11 13 Sig 3 3 3 3 08033 24500 29800 31000 1.000 233 50600 54100 55267 386 Phụ lục 16: Phân tích phương sai yếu tố Sinh khối khô vi tảo Minutocellus polymorphus 10‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 13 11 Sig 3 3 3 0667 0933 317 0933 1467 1467 068 15‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 11 13 Sig 3 3 3 0733 0933 1333 1467 1467 2067 051 1333 1467 1467 2067 2400 106 1467 1467 1533 1733 354 1733 2267 057 20‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 11 13 Sig 3 3 3 1067 1667 1667 2000 2267 2400 119 081 2000 2267 2400 2733 081 2267 2400 2733 3000 081 25‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 13 11 Sig 3 3 3 1133 1400 1400 2133 453 052 2133 2400 2733 2733 130 2400 2733 2733 3000 130 30‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 3 3 1613 1800 1800 13 2067 2067 2067 11 2133 2133 2133 2467 2467 Sig .0800 2667 1.000 168 083 116 35‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 13 11 Sig 3 3 3 3 0733 1600 1833 2000 2000 1.000 1833 2000 2000 2267 100 077 40‰ Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 1 11 13 Sig 3 3 3 0733 1267 135 1267 1600 1667 1733 1800 171 1600 1667 1733 1800 2133 171 2000 2000 2267 2467 058 Phụ lục 17: Phân tích phương sai yếu tố tốc độ tăng trưởng vi tảo Minutocellus polymorphus Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 15 12233 40 12600 35 10 3 14467 15400 15400 30 16433 16433 20 25 Sig 3 20233 103 20233 21633 532 053 Phụ lục 18: Phân tích phương sai yếu tố mật độ tế bào vi tảo Minutocellus polymorphus ngày thứ 11 Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 15 40 35 10 30 20 25 Sig 3 3 3 11900 13767 16767 17533 22133 089 22133 31300 093 31300 36433 331 Phụ lục 19: Phân tích phương sai yếu tố hiệu suất quang hóa tối đa ngày thứ 11 vi tảo Minutocellus polymorphus QYmax ngày 11 Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 40 30 35 20 15 25 10 Sig 3 3 3 5167 6467 6600 6633 6700 6767 6867 275 1.000 Phụ lục 20: Phân tích phương sai yếu tố hiệu suất quang hóa hữu dụng ngày thứ 11 vi tảo Minutocellus polymorphus QY ngày 11 Duncan V1 N Subset for alpha = 0.05 40 10 30 15 35 20 25 Sig 3 3 3 430 447 477 483 493 053 447 477 483 493 503 079 477 483 493 503 523 142